Bi7440 Vědecké výpočty v biologii a biomedicíně

Přírodovědecká fakulta
jaro 2014
Rozsah
2/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Vlad Popovici, PhD (přednášející)
Mgr. et Mgr. Jiří Kalina, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ladislav Dušek, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Ing. Vlad Popovici, PhD
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 16:00–17:50 F01B1/709
Předpoklady
Základy lineární algebry, základy programování v Matlabu a R.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Po absolvování kurzu studenti:
- budou schopni porozumět základům numerických metod v lineární algebře,
- budou umět zhodnotit zkušenosti s aplikací metod ve výpočetní statistice,
- získají znalosti a zkušenosti s výpočetně-intenzivními metodami analýzy dat,
- budou vědět, jak využívat nástroje pro paralelní výpočty,
- budou umět v praxi aplikovat získané teoretické znalosti o řešení problémů v analýze biologických dat za použití Matlabu a R.
Osnova
  • Úvod: reprezentace dat; aproximace a chyby; výpočetní platformy: od desktopu ke cloud computingu.
  • Systémy lineárních rovnic: trojúhelníkové systémy; Gaussova eliminace; normy a podmíněnost matic.
  • Metoda nejmenších čtverců: normální soustavy rovnic; ortogonalizace.
  • Spektrální rozklad a singulární hodnoty: vlastní čísla a vektory, singulární rozklad matic.
  • Optimalizace: obecné pojmy; jedno- a více- dimenzionální Monte Carlo metody: náhodná čísla; simulace, vzorkování a neparametrické statistiky.
  • Bootstrapping a převzorkování: bootstrapping jako analytický nástroj; interval spolehlivosti při bootstrappingu.
  • Vyhlazování a lokální regrese: lineární vyhlazování, vyhlazování a bootstrapping.
  • Paralelní výpočty: úrovně paralelizace; platformy pro výpočty v bioinformatice; aplikace výpočtů v bioinformatice.
Literatura
    doporučená literatura
  • HŘEBÍČEK, Jiří, Miroslav KUBÁSEK, Lukáš KOHÚT, Luděk MATYSKA, Lucia TOKÁROVÁ a Jaroslav URBÁNEK. Vědecké výpočty v matematické biologii. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2012, 117 s. ISBN 978-80-7204-781-9. info
  • KEPNER, Jeremy. Parallel MATLAB for Multicore and Multinode Computers. 1. vyd. SIAM-Society for Industrial and Applied Mathematics, 2009. ISBN 978-0-89871-673-3. info
  • Handbook of computational statistics : concepts and methods. Edited by James E. Gentle - Wolfgang Härdle - Yuichi Mori. Berlin: Springer, 2004, xii, 1070. ISBN 3540404643. info
  • GANDER, Walter a Jiří HŘEBÍČEK. Solving Problems in Scientific Computing Using Maple and MATLAB. čtvrté. Heidelberg: Springer, 2004, 476 s. Mathematics. ISBN 3-540-21127-6. URL info
  • HEATH, Michael T. Scientific Computing. An introductory survey. 2nd. The McGraw-Hill Companies, Inc., 2002. ISBN 0-07-239910-4. info
Výukové metody
Přednášky doplněné domácí prací a praktickým cvičením na počítačích.
Metody hodnocení
Přednášky v semestru týdně dle rozvrhu (vč. cvičení). V průběhu semestru budou zadávány jednoduché domácí práce. Přemět je ukončen písemnou zkouškou s teoretickou a praktickou částí.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, podzim 2005, podzim 2006, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2014/Bi7440